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Entwicklungsbegleitende Tests im EMV-Labor von Hesch

Schneller und günstiger zur Marktreife
Entwicklungsbegleitende Tests im EMV-Labor

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Wenn elektronische Geräte die Zertifizierung für elektromagnetische Verträglichkeit nicht erhalten, sind teure Nachprüfungen nötig. Doch soweit muss es gar nicht erst kommen: Im EMV-Labor der Hesch Industrie-Elektronik GmbH können Hersteller ihre Produkte bereits während der Entwicklungsphase umfangreich testen lassen. Durch diese Pre-Compliance-Prüfungen werden Unverträglichkeiten frühzeitig erkannt und die Markteinführungskosten sinken.

Die neue Dienstleistung richtet sich an Elektronik-Hersteller, die kein eigenes Labor besitzen. Sie können ihre neuen Geräte nicht selbst auf eine mögliche elektromagnetische Unverträglichkeit prüfen, sondern erfahren erst beim Zertifizierungsverfahren im akkreditierten Fachlabor, ob sie die Bestimmungen des „Elektromagnetische-Verträglichkeit-Gesetz (EMVG)“ einhalten. In den Tests wird gemäß EMV-Richtlinie 2014/30/EU
geprüft, ob die Geräte im Betrieb ungewollte oder unzulässige Störungen bei elektrischen Einrichtungen in der näheren Umgebung verursachen. Fällt das Ergebnis negativ aus, sind dem Unternehmen nicht nur hohe Kosten entstanden. Es muss die Produkte außerdem nachbessern und anschließend erneut testen lassen – allerdings ohne die Gewissheit zu haben, dass sie dann die Prüfung bestehen. Elektronik-Hersteller können die Mehrkosten zwar über einen höheren Verkaufspreis ihrer Geräte wieder hereinholen, müssen dann aber damit rechnen, Wettbewerbsnachteile gegenüber Mitbewerbern zu erleiden, deren Produkt-Entwicklungskosten niedriger sind.

Unverträglichkeiten früh erkannt

Hesch Industrie-Elektronik fertigt seit über 40 Jahren Steuerungs- und Automatisierungskomponenten und kennt die Problematik gut. Seit 2017 betreibt das Unternehmen ein eigenes EMV-Labor mit sogenannter GTEM-Zelle (Gigahertz Transverse ElectroMagnetic Cell) und kann die nötigen Messungen entwicklungsbegleitend im eigenen Haus durchführen. Die Tests ermöglichen die frühzeitige Aufdeckung und Korrektur von Unverträglichkeiten, sodass teure Mehrfachprüfungen im akkreditierten externen Labor entfallen. Bisher wurden ausschließlich unternehmenseigene Produkte und im Auftrag gefertigte Geräte getestet. Ab sofort steht der Service auch anderen Elektronik-Herstellern zur Verfügung.

Zeitsparende Tests

„Wir können sowohl leitungsgeführte Messungen als auch gestrahlte Messungen durchführen“, berichtet Dirk Fiedler, der als EMV-Fachmann im Unternehmen die Pre-Compliance-Tests begleitet. Herzstück des EMV-Labors ist die bereits erwähnte GTEM-Zelle, in der sämtliche Geräte bzw. Platinen überprüft werden, die die Abmessungen von 60 x 60 x 50 cm nicht überschreiten. Bei der GTEM-Zelle handelt es sich um eine metallisch vollständig geschlossene und abgeschirmte Messvorrichtung in pyramidenähnlicher Form. Sie nimmt den Prüfling auf, an dem dann die Messung und Prüfung gestrahlter Störsendungen bzw. Störfestigkeit nach IEC 61000–4–20 erfolgen. In der GTEM-Zelle kann das Unternehmen Messungen in einem breiten Frequenzspektrum von 80 MHz bis hin zu einem GHz vornehmen. Äußere Einflüsse haben keine Auswirkungen auf die Messungen, da die GTEM-Zelle von der Umgebung elektromagnetisch vollständig entkoppelt ist.

Die GTEM-Zelle ersetzt die Störfestigkeitsprüfungen (SF) und Störaussendungsmessungen (SA) in herkömmlichen Absorberräumen und beansprucht dabei deutlich weniger Platz. Ein weiterer Vorteil der Zelle gegenüber einem Absorberraum ist der weitaus geringere Zeitaufwand für die Tests: Während sie in einer Absorberhalle etwa 2 Stunden dauern, sind sie in der GTEM-Zelle bereits nach 30 Minuten abgeschlossen. Der Kunde spart also viel Zeit und Geld, die er für andere Projekte nutzen kann.

Leitungsgeführte und gestrahlte
Messverfahren im Einsatz

Mit den sogenannten leitungsgeführten Verfahren testet das Unternehmen in seinem EMV-Labor unter anderem die Störfestigkeit elektronischer Geräte gegen elektrostatische Entladung nach EN 61000–4–2, gegen Stoßspannungen nach EN 61000–4–5, gegen schnelle transiente elektrische Störgrößen (Burst) nach EN 61000–4–4 und gegen Spannungsschwankungen nach EN 61000–4–11. Darüber hinaus fällt unter die leitungsgeführten Aussendungs-Tests die Messung der leitungsgeführten Störspannung. In den gestrahlten Messverfahren wird dagegen untersucht, wie hoch die gestrahlte Störfestigkeit im transversal-elektromagnetischen TEM-Wellenleiter von 80 MHz bis 1 GHz ist. Zusätzlich misst man hier die gestrahlte Störaussendung von 30 MHz bis 6 GHz.

Um diese Verfahren durchführen zu können, hat das Unternehmen sein EMV-Labor mit aktueller Technik ausgestattet. Neben einem HF-, ESD- und Surge-Messplatz verfügt das Labor unter anderem auch über Mess-Einrichtungen wie eine Zweileiter-V-Netznachbildung und Messempfänger für die Störaussendung bis 6 GHz sowie über einen Generator zur Erzeugung von Spannungsschwankungen und Kurzzeitunterbrechungen der Stromversorgung. Mit diesem Mess-Equipment können Tests und Messungen durchgeführt werden, die für eine EMV-Verträglichkeitsprüfung nötig sind.

Einhaltung der Grenzwerte

Pre-Compliance-Tests sollten selbst dann erfolgen, wenn die einzelnen Module eines elektronischen Geräts laut Herstellerangaben alle EMV-Anforderungen erfüllen. Es kommt nämlich nicht selten vor, dass die Gesamtemissionen des Gerätes bei bestimmten Frequenzen trotzdem die zulässigen Grenzwerte überschreiten. Der Geräte-Hersteller könnte also eine unangenehme Überraschung erleben, wenn er sich nur auf die Angaben seiner Zulieferer verlässt.

Um die Grenzwerte einzuhalten, können Ingenieure und Konstrukteure bereits in der Produktentwicklungsphase einige Vorkehrungen treffen. „Dazu zählt z. B. die Installation von Ausgangsfiltern für die Stromversorgung und die richtige Entkopplung der Versorgungs-Anschlüsse der ICs“, weiß EMV-Experte Dirk Fiedler. „Auch die sorgfältige Erdung und korrekte Platzierung der Masseflächen in mehrlagigen Leiterplatten und die Vermeidung langer Signalleitungen sind sinnvolle konstruktive Maßnahmen.“ Wenn alle Voraussetzungen stimmen, steht einer erfolgreichen Zertifizierung nichts mehr im Wege.

www.hesch.de



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